Задание 21 ЕГЭ по физике · 1E45B1
Переходный ток в катушке
Катушка, обладающая индуктивностью L, соединена с источником питания с ЭДС <?import namespace = m urn = "http://www.w3.org/1998/Math/MathML" implementation = "#MathPlayer" declareNamespace />ℰ и двумя одинаковыми резисторами R. Электрическая схема соединения показана на рис. 1. В начальный момент ключ в цепи разомкнут.
В момент времени t = 0 ключ замыкают, что приводит к изменениям силы тока, регистрируемым амперметром, как показано на рис. 2. Основываясь на известных физических законах, объясните, почему при замыкании ключа сила тока плавно увеличивается до некоторого нового значения – I1. Определите значение силы тока I1. Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
До замыкания ключа ток проходит через один резистор сопротивлением R. Поэтому установившийся ток равен
I0=ER=3 А
При замыкании ключа к цепи подключается второй такой же резистор. Из-за индуктивности катушки сила тока не может измениться скачком: изменение тока вызывает ЭДС самоиндукции, направленную против изменения тока.
Eси=−LdIdt
Поэтому в момент замыкания ток начинает увеличиваться постепенно. По мере установления тока скорость его изменения уменьшается, ЭДС самоиндукции стремится к нулю, и ток достигает установившегося значения.
После завершения переходного процесса два одинаковых резистора соединены параллельно. Их эквивалентное сопротивление равно
Rэкв=R⋅RR+R=R2
Установившийся ток после замыкания равен
I1=ERэкв=ER/2=2ER=2I0=2⋅3=6 А
I0=ER=3 А
При замыкании ключа к цепи подключается второй такой же резистор. Из-за индуктивности катушки сила тока не может измениться скачком: изменение тока вызывает ЭДС самоиндукции, направленную против изменения тока.
Eси=−LdIdt
Поэтому в момент замыкания ток начинает увеличиваться постепенно. По мере установления тока скорость его изменения уменьшается, ЭДС самоиндукции стремится к нулю, и ток достигает установившегося значения.
После завершения переходного процесса два одинаковых резистора соединены параллельно. Их эквивалентное сопротивление равно
Rэкв=R⋅RR+R=R2
Установившийся ток после замыкания равен
I1=ERэкв=ER/2=2ER=2I0=2⋅3=6 А
Пример ответа
I1 = 6 А; ток возрастает плавно из-за ЭДС самоиндукции катушки.
Источник: Открытый банк ФИПИ 1E45B1
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.